电控发动机技术

主讲 崔涛 汽车发动机电控技术 2017年8月 1 提高发动机的动力性 2 提高发动机的燃油经济性 3 降低排放污染 4 改善发动机的起动性能 5 改善发动机的怠速性能 一 电控发动机技术性能的优点 1 电控燃油喷射系统 2 电控点火系统 3 怠速控制系统 4 排放控制系统 5 进气控制系统 6 增压控制系统 7 巡航控制系统 8 警告提示 9 自诊断与报警系统 10 失效保护系统 二 应用在发动机上的电子控制技术 1 电控系统的基本组成 三 电控系统的基本组成及各部分作用 2 各部分作用 1 传感器 将发动机各种运行参数转化为电信号输入给电控单元 2 电控单元 ECU 接收传感器信号 经过计算 判断 发出控制信号给执行器 3 执行器 接收控制信号 完成具体动作功能 1 空气流量计 AFS 2 进气管绝对压力传感器 MAP 3 节气门位置传感器 TPS 4 凸轮轴位置传感器 CMPS 5 曲轴位置传感器 CKPS 6 进气温度传感器 IATS 7 发动机冷却液温度传感器 ECTS 8 车速传感器 VSS 四 常用传感器 9 氧传感器 O2x 10 爆燃传感器 KS 11 起动开关 STA 12 空调开关 A C 13 档位开关 14 制动灯开关 15 动力转向开关 16 巡航 定速 控制开关 四 常用传感器 1 给传感器提供标准2V 5V 9V或12V电压 接收各种传感器和其他装置输入的信息 并将输入的信息转换成微机所能接受的数字信号 2 储存该车型的特征参数和运算中所需的有关数据信息 3 确定计算输出指令所需的程序 并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值 4 将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较确定并储存故障信息 5 向执行元件输出指令或根据指令输出自身已储存的信息 如故障信息等 6 自我修正功能 学习功能 五 电子控制单元的具体功能 喷油器点火器怠速控制阀巡航控制电磁阀节气门控制电动机EGR阀进气控制阀二次空气喷射阀活性炭罐排泄电磁阔阀油泵继电器风扇继电器空调压缩机继电器自诊断显示与报警装置仪表显示器等 七 常用执行器 八 电控系统的控制方式 1 开环控制系统 无反馈 2 闭环控制系统 有反馈 九 典型传感器 检测空气量的传感器 1 L型 空气流量计 AFS 安装在节气门的前方 直接检测方式 2 D型 进气管绝对压力传感器 MAP 安装在节气门的后方 间接检测 功用 检测吸入空气量的多少 并把检测结果转换成电信号 类型 叶片式空气流量计 热线式空气流量计 热膜式空气流量计 卡门旋涡式空气流量计空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间的进气管路上 九 典型传感器 空气流量计AFS 1 构造 1 叶片式空气流量计 叶片部分结构 1 叶片式空气流量计 电位计部分结构 1 叶片式空气流量计 2 工作原理 进气气流推动叶片转动 电位计滑臂转动 电阻值变化 电压US变化 当进气压力与测量叶片回位弹簧的弹力平衡时 测量叶片和电位计滑臂即停在某一位置 US有一个相应的固定值 此值输送给ECU 以确定进气量 1 叶片式空气流量计 1 构造 2 热线式空气流量计 2 工作原理 RA RB RH RK组成惠斯登电桥电路 空气流过RH RH温度降低 RH电阻值减小 电桥失去平衡 控制电路增大流经RH的电流以恢复RH的阻值 使电桥重新平衡 RA两端的电压增大 此电压即为热线式空气流量计的传感信号 2 热线式空气流量计 1 构造及工作原理 3 热膜式空气流量计 与热线式类似 都是用惠斯通电桥工作的 不同的是 热膜式不使用铂丝作为热线 而是将热线电阻 温度补偿电阻 桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的 3 热膜式空气流量计 卡尔曼涡流 在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时 在这一物体的下游就会产生两列旋转方向相反 并交替出现的旋涡 4 卡尔曼涡流式空气流量计 产生涡流的柱状物体叫涡流发生器 当其尺寸一定时 涡流发生的频率与流速成正比 即根据涡流的频率可计算出流体的流速 当进气管的尺寸一定时 便可计算出流体的流量 在汽车空气流量计中测量涡流频率的方法有两种 光电式和超声波式 4 卡尔曼涡流式空气流量计 1 光电式空气流量计 结构 4 卡尔曼涡流式空气流量计 1 光电式空气流量计 结构 涡流发生器 整流栅 发光二极管 光敏晶体管 反射镜 发光二极管 光敏晶体管 反射镜构成了涡流频率的检测器 4 卡尔曼涡流式空气流量计 工作原理 空气流过涡流发生器时 在其后面产生卡尔曼涡流 这时 涡流发生器两侧的压力会发生变化 通过导压孔将压力的变化引向反射镜表面 使反射镜的振动频率等于涡流的频率 当发光二极管产生的光线经反射镜反射到光敏晶体管上时 光敏晶体管导通 当光线不能反射到光敏晶体管上时 光敏晶体管截止 光敏晶体管导通与截止的频率与反射镜振动的频率成正比 同样与涡流的频率成正比 通过光敏晶体管可以检测到卡尔曼涡流的频率 传感器的信号处理电路将此频率信号转换成方波信号输入微电脑 据此计算出空气量 4 卡尔曼涡流式空气流量计 2 超声波式空气流量计 结构 涡流发生器 涡流稳定板 超声波发生器 超声波接收器 集成控制电路 进气温度传感器 大气压力感器 超声波发生器 超声波接收器 集成控制电路用于检测卡尔曼涡流的频率 4 卡尔曼涡流式空气流量计 4 卡尔曼涡流式空气流量计 结构 1 大气压力传感器 2 集成控制电路 3 涡流发生器 4 涡流稳定板 5 涡流 6 超声波接收器 7 主空气道 8 旁通空气道 9 进气温度传感器 10 超声波发生器 工作原理图 4 卡尔曼涡流式空气流量计 工作原理 发动机工作时 超声波发生器就不断地向超声波接收器发出一定频率的超声波 与此同时 进气流通过涡流发生器 并在其后产生涡流 当由发射器发射的超声波通过进气流到达接收器时 由于涡流的影响 使接收器接收到超声波信号的时间和时间差 相邻波间的相位差 发生变化 且此变化与涡流频率成正比 集成控制电路据此可计算出涡流的频率 4 卡尔曼涡流式空气流量计 功用 将进气歧管内节气门后方的进气压力转换成电信号并输送给ECU 此信号间接反映发动机进气量 典型传感器 进气管绝对压力传感器MAP 1 结构 1 压阻效应式 1 结构 硅膜片 真空室 混合集成电路 真空管 电极引线等 硅膜片为压力转换元件 硅膜片中部制成一个薄膜片 上面加工出四个阻值相等的应变电阻片 并连接成惠斯通桥形电路 惠斯通桥形电路的输出信号 再由混合集成电路输送给ECU 1 压阻效应式 2 工作原理图 1 压阻效应式 因为进气压力随进气流量的变化而变化 当节气门开度增大时 进气流量增加 进气压力升高 硅膜片变形量增大 输出电压U0值升高 反之 节气门开度减小时 进气量减少 进气压力降低 硅膜片变形量减小 输出电压U0值降低 2 工作原理 当接上点火开关时 惠斯通桥形电路便加上电源电压UCC 发动机不工作时 惠斯通桥形电路中4个应变电阻片的阻值相等 电桥平衡 电桥输出电压U0为零 发动机工作时 硅膜片在进气歧管压力作用下产生机械应变 进而产生应力 使应变电阻片的阻值发生变化 惠斯通桥形失去平衡 在电桥的输出端即得到输出电压U0 1 压阻效应式 典型执行器 喷油器 1 喷油器的作用 向发动机提供一定量的经过雾化的燃油 2 安装位置 在进气岐管上3 喷油器的分类 安装位置 1 单点喷射 2 多点喷射喷口数量 1 单喷口式 2 多喷口式电磁线圈阻值 1 低阻喷油器 2 高阻喷油器喷油器针阀结构特点 1 轴针式 2 孔式 典型执行器 喷油器 4 喷油器的结构 喷油器主要由滤网 线束连接器 电磁线圈 回位弹簧 衔铁和针阀等组成 针阀与衔铁制成一体 轴针式喷油器的针阀下